Archivo - Mujer que no quiere madrugar. - AMRIPHOTO/ISTOCK - Archivo
MADRID, 22 Ago. (EUROPA PRESS) -
Adaptarse a una nueva zona horaria o a un nuevo horario laboral puede desincronizar el reloj biológico durante días, lo que contribuye a trastornos del sueño, cambios metabólicos y otras consecuencias para la salud. Investigadores han desarrollado una terapia celular implantable que podría ayudar al cuerpo a adaptarse más rápidamente a estos cambios provocados por el jet lag.
El nuevo estudio, realizado en animales y publicado en la revista 'Advanced Science', demuestra un nuevo enfoque para regular los ritmos circadianos mediante la señalización metabólica y proporcionan evidencia preliminar de que las terapias con células diseñadas podrían utilizarse para abordar la alteración circadiana.
Las células encapsuladas, diseñadas para producir continuamente la hormona metabólica leptina, redujeron el tiempo necesario para que los animales se adaptaran a los cambios en el ciclo luz-oscuridad que imitan el desfase horario y el trabajo por turnos.
"Los métodos actuales para ajustar los ritmos circadianos dependen en gran medida de comportamientos programados con precisión, como la exposición a la luz, los horarios de las comidas o la administración de melatonina --explica Omid Veiseh, profesor de bioingeniería en Rice y director del Rice Biotech Launch Pad, de la Universidad de Rice--. Queríamos explorar si una terapia celular temporal podría ofrecer una forma más práctica de ayudar al cuerpo a adaptarse a los cambios de horario".
La terapia consiste en células epiteliales del pigmento retiniano humano modificadas genéticamente para producir leptina, una hormona conocida principalmente por regular el apetito y el metabolismo.
Las células están encapsuladas en microesferas de alginato que las protegen del sistema inmunitario, permitiendo a su vez que las proteínas terapéuticas se difundan en el organismo. Tras una sencilla inyección subcutánea, las células encapsuladas elevan temporalmente los niveles circulantes de leptina antes de perder viabilidad de forma natural con el tiempo.
"El metabolismo y los ritmos circadianos están estrechamente relacionados, pero el potencial terapéutico de esta relación aún no se ha explorado en profundidad --señala Martha Hotz Vitaterna, profesora de neurobiología en la Universidad Northwestern y coautora del estudio--. Estos hallazgos sugieren que las señales metabólicas pueden utilizarse para acelerar la adaptación a las alteraciones circadianas".
En estudios con ratones, los animales que recibieron la terapia con células productoras de leptina se adaptaron significativamente más rápido a los adelantos y retrasos de fase en el ciclo luz-oscuridad. Los ratones tratados con esta terapia se adaptaron a un retraso de cuatro horas en el ciclo un 50% más rápido que los animales de control.
Para evaluar el potencial traslacional del método, los investigadores probaron la terapia en macacos cangrejeros, cuyos patrones de sueño-vigilia se asemejan más a los de los humanos. El tratamiento fue bien tolerado y redujo el tiempo de sincronización tras cambios de horario de seis horas en aproximadamente un día, en comparación con el grupo de control.
"El hecho de que hayamos observado efectos similares tanto en roedores como en primates no humanos sugiere que la biología subyacente puede conservarse entre especies", resalta Fred Turek, director del Centro de Biología del Sueño y Circadiana de Northwestern y uno de los autores principales del estudio.
Los investigadores monitorizaron múltiples indicadores fisiológicos de la sincronización circadiana, como la actividad, la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal central. En todas estas mediciones, los animales que recibieron los implantes productores de leptina se adaptaron más rápidamente a los nuevos horarios que los controles no tratados.
La terapia no afectó negativamente el sueño. El análisis de la arquitectura del sueño en primates no humanos no mostró reducción en el tiempo total de sueño, ni en el sueño REM ni en el sueño no REM. Los investigadores también observaron un aumento en la actividad del sueño de ondas lentas tras algunos cambios de horario, lo que sugiere una posible mejora en la calidad del sueño durante la recuperación.
Además de demostrar su eficacia, el estudio también evaluó la seguridad y la viabilidad de la plataforma. Los análisis de sangre y el seguimiento clínico no mostraron signos de toxicidad significativa en primates no humanos, y los animales que recibieron múltiples dosis durante un año no experimentaron efectos adversos a largo plazo. Las células encapsuladas permanecieron activas durante varios días antes de desaparecer de forma natural, lo que constituye una intervención temporal y reversible.
"Nuestro objetivo no era alterar permanentemente el sistema circadiano --indica Samantha Fleury, primera autora de la publicación--. Buscábamos una terapia que pudiera brindar apoyo a corto plazo durante períodos de alteración y que luego se resolviera de forma natural".
Los investigadores creen que la plataforma podría explorarse en el futuro para aplicaciones que impliquen alteraciones frecuentes del ritmo circadiano, como el trabajo por turnos, las operaciones militares, los viajes internacionales y otras situaciones en las que la rápida adaptación a los cambios de horario sea importante.
"Este trabajo aporta nuevas pruebas de que las vías metabólicas pueden aprovecharse para influir en la biología circadiana --subraya Jonathan Rivnay, profesor de ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Northwestern y uno de los autores principales del estudio--. En términos más generales, demuestra cómo las terapias celulares modificadas genéticamente pueden utilizarse para administrar moléculas biológicamente activas de maneras que serían difíciles de lograr mediante la dosificación convencional".
El equipo planea investigar más a fondo los mecanismos que vinculan la leptina con la regulación circadiana y explorar versiones de próxima generación de la plataforma capaces de proporcionar un apoyo circadiano ajustable o repetible.
